JPH03296998A - Nonvolatile semiconductor memory - Google Patents

Nonvolatile semiconductor memory

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Publication number
JPH03296998A
JPH03296998A JP2101400A JP10140090A JPH03296998A JP H03296998 A JPH03296998 A JP H03296998A JP 2101400 A JP2101400 A JP 2101400A JP 10140090 A JP10140090 A JP 10140090A JP H03296998 A JPH03296998 A JP H03296998A
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JP
Japan
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pulse
erase
memory
pulse width
logic state
Prior art date
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Pending
Application number
JP2101400A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Yoshikazu Miyawaki
宮脇 好和
Yasushi Terada
寺田 康
Shinichi Kobayashi
真一 小林
Takeshi Nakayama
武志 中山
Masanori Hayashigoe
正紀 林越
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mitsubishi Electric Corp
Original Assignee
Mitsubishi Electric Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Mitsubishi Electric Corp filed Critical Mitsubishi Electric Corp
Priority to JP2101400A priority Critical patent/JPH03296998A/en
Publication of JPH03296998A publication Critical patent/JPH03296998A/en
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Abstract

PURPOSE:To erase a data properly in a short period by erasing a memory array by a pulse with a long pulse width when lots of unerased cells exist and with a short pulse width when the number of unerased cells reaches a prescribed number or below. CONSTITUTION:An erasing pulse generator 19 consist of a pulse generator 50, a pulse width changeover circuit 51, a high voltage switch circuit 53, an erasure control circuit 54 and the unerased cell number counter 55. When the number of storage elements in a 2nd logic state is less and the possibility of causing storage elements not normally operated due to the rewrite to the 2nd logic state is less, a rewrite pulse having a large pulse width is used for rewrite. Thus, most of storage elements are rewritten in a short period. On the other hand, when lots of storage elements in the 2nd logic state exist and the possibility of causing storage elements not normally operated due to the rewrite to the 2nd logic state is high, a rewrite pulse having a small pulse width is used for rewrite. Thus, the data is erased in a short period properly.

Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野コ この発明は不揮発性半導体記憶装置に関し、特に、−括
消去型の電気的に消去可能な不揮発性半導体記憶装置の
データの消去方法に関するものである。
[Detailed Description of the Invention] [Industrial Field of Application] This invention relates to nonvolatile semiconductor memory devices, and particularly relates to a method for erasing data in a bulk erase type electrically erasable nonvolatile semiconductor memory device. be.

[従来の技術] 第7図はl5SCC(Internat 1onal 
 5olid−3tate  C1rcuits  C
onference)ダイジェスト・オブ・テクニカル
ペーパーズ(1990)pp、6061に記載された不
揮発性半導体記憶装置のブロック図である。第7図を参
照して、不揮発性半導体記憶装置は、複数の不揮発性メ
モリセルが複数の行(ロウ)および複数の列(コラム)
に配列されたメモリアレイ1と、外部から与えられるメ
モリアレイ1のアドレス信号AO〜AKをバッファする
ためのアドレスバッフ76と、アドレスバッフ76に接
続され、アドレス信号をデコードして行の1つを選択す
るためのロウデコーダ4と、同様に列の1つを選択する
ためのコラムデコーダ5と、コラムデコーダ5とメモリ
アレイ1とに接続され、デコードされ選択された列に従
って、メモリアレイ1のビットラインの1つを選択する
ためのYゲート2と、メモリアレイ1に接続され、メモ
リアレイ1のソース線に加えられる電圧を切替えるため
のソース線スイッチ3と、Yゲート2を介してメモリア
レイ1に接続された書込回路7と、Yゲート2を介して
メモリアレイ1に接続されたセンスアンプ8と、書込回
路7およびセンスアンプ8に接続され、外部との入出力
信号をバッファするための人出力バッファ9と、外部か
ら信号EE、でE、OE、PGMを与えられ、この装置
の動作モードを制御するためのモード制御回路10と、
モード制御回路10、アドレスバッフ76、ロウデコー
ダ4、ソース線スイッチ3、センスアンプ8に接続され
、メモリアレイ1の格納内容を消去するときに、この装
置の動作を制御するための消去制御回路11とを含む。
[Prior art] Fig. 7 shows an l5SCC (International single
5olid-3tate C1rcuits C
2 is a block diagram of a nonvolatile semiconductor memory device described in Digest of Technical Papers (1990) pp. 6061. Referring to FIG. 7, a nonvolatile semiconductor memory device includes a plurality of nonvolatile memory cells arranged in a plurality of rows and columns.
The memory array 1 is arranged in the memory array 1, the address buffer 76 is connected to the address buffer 76 for buffering the address signals AO to AK of the memory array 1 applied from the outside, and the address signal is decoded to read one of the rows A row decoder 4 for selecting, and a column decoder 5 for likewise selecting one of the columns, connected to the column decoder 5 and the memory array 1, the bits of the memory array 1 are connected according to the decoded and selected column. a Y gate 2 for selecting one of the lines; a source line switch 3 connected to the memory array 1 for switching the voltage applied to the source line of the memory array 1; A write circuit 7 connected to the memory array 1, a sense amplifier 8 connected to the memory array 1 via the Y gate 2, and a sense amplifier 8 connected to the write circuit 7 and the sense amplifier 8 to buffer input/output signals with the outside. a human output buffer 9, and a mode control circuit 10 which is supplied with E, OE, and PGM by a signal EE from the outside and controls the operating mode of this device;
An erase control circuit 11 is connected to the mode control circuit 10, address buffer 76, row decoder 4, source line switch 3, and sense amplifier 8, and is used to control the operation of this device when erasing the stored contents of the memory array 1. including.

アドレスバッファ6には外部からアドレス信号AO−A
kが与えられる。人出力バッファ9は入出力信号線■1
00〜l107によって外部と入出力信号の交換を行な
う。
The address buffer 6 receives an address signal AO-A from the outside.
k is given. Human output buffer 9 is input/output signal line ■1
00 to 1107 exchange input/output signals with the outside.

第8図は、メモリアレイ1およびその周辺回路のブロッ
ク図である。第8図を参照して、メモリアレイ1は、ロ
ウデコーダ4に接続され、互いに平行に配列された複数
のワード線WL1〜WL3と、Yゲート2に接続され、
ワード線WLI〜WL3と交差する方向に、互いに平行
に配列された複数のビット線BLI〜BL3と、各ワー
ド線と各ビット線の交点のそれぞれに設けられたメモリ
セルMCIなどのメモリセルと、各メモリセルとソース
線スイッチ3とを接続するためのソース線SL1〜SL
3.28とを含む。
FIG. 8 is a block diagram of memory array 1 and its peripheral circuits. Referring to FIG. 8, a memory array 1 is connected to a row decoder 4, a plurality of word lines WL1 to WL3 arranged in parallel to each other, and a Y gate 2.
A plurality of bit lines BLI to BL3 arranged in parallel to each other in a direction intersecting the word lines WLI to WL3, and memory cells such as memory cells MCI provided at each intersection of each word line and each bit line, Source lines SL1 to SL for connecting each memory cell and source line switch 3
3.28.

第8図において、ワード線、ビット線とも3本ずつが描
かれている。しかしながらこれはあくまで説明の便宜の
ためであって、実際にはこれらの本数はより多い。
In FIG. 8, three word lines and three bit lines are drawn. However, this is just for convenience of explanation, and in reality, the number of these is larger.

Yゲート2は、書込回路7およびセンスアンプ8が接続
されたI10線27と、各ビット線BL1〜BL3とI
10線27との間に設けられたビット線選択のためのト
ランジスタ26a〜26cとを含む。各トランジスタ2
6a〜26cのゲートは、それぞれコラムデコーダ5の
出力Y1〜Y3に接続される。
The Y gate 2 is connected to the I10 line 27 to which the write circuit 7 and sense amplifier 8 are connected, and each bit line BL1 to BL3 and I
10 line 27 and transistors 26a to 26c for bit line selection. Each transistor 2
Gates 6a to 26c are connected to outputs Y1 to Y3 of column decoder 5, respectively.

第9図は、第8図のメモリセルMC1の模式的断面構造
図である。第9図を参照して、メモリセルMCIは半導
体基板24上に設けられている。
FIG. 9 is a schematic cross-sectional structural diagram of the memory cell MC1 of FIG. 8. Referring to FIG. 9, memory cell MCI is provided on semiconductor substrate 24. Referring to FIG.

メモリセルMCIは、半導体基板24の主表面上に、所
定の間隔を隔てて形成された不純物領域からなるソース
領域23、ドレイン領域22と、ソース領域23、ドレ
イン領域22の間の主表面上に形成された、膜圧100
人程鹿の薄い酸化膜と、この薄い酸化膜の上に形成され
た情報記憶のためのフローティングゲート21と、フロ
ーティングゲート21上に形成された酸化膜と、その酸
化膜上にさらに設けられたコントロールゲート20とを
含む。ソース領域23はソース線SLIに接続される。
The memory cell MCI includes a source region 23 and a drain region 22 formed of impurity regions formed at a predetermined interval on the main surface of a semiconductor substrate 24, and a region between the source region 23 and the drain region 22 on the main surface. Formed film thickness: 100
A thin oxide film, a floating gate 21 for information storage formed on this thin oxide film, an oxide film formed on the floating gate 21, and an additional layer provided on the oxide film. control gate 20. Source region 23 is connected to source line SLI.

ドレイン領域22はビット線BLIに接続される。コン
トロールゲート20はワード線WL1に接続される。フ
ローティングゲート21は他から電気的に絶縁されてい
る。
Drain region 22 is connected to bit line BLI. Control gate 20 is connected to word line WL1. Floating gate 21 is electrically insulated from others.

第10図は、消去制御回路11のより詳細なブロック図
である。第10図を参照して、消去制御回路11は、モ
ード制御回路10に接続され、モード制御回路10から
与えられるコマンド信号をラッチするためのコマンド信
号ラッチ12と、モード制御回路10およびコマンド信
号ラッチ12に接続され、ソース線スイッチ3、ロウデ
コーダ4、アドレスバッフ76、センスアンプ8を制御
するためのシーケンス制御回路13と、規定の電圧を発
生するためのベリファイ電圧発生器14と、シーケンス
制御回路13とベリファイ電圧発生器14とに接続され
、動作モードに応じてロウデコーダ4およびセンスアン
プ8に与える電源電圧を切替えるための電圧スイッチ1
5とを含む。電圧スイッチ15は、ロウデコーダ4に与
える電源電圧を5vと、13Vと、3.4■との間で切
替える。電圧スイッチ15は、また、センスアンプ8に
与える電源電圧を5Vと、3.4Vとの間で切替える。
FIG. 10 is a more detailed block diagram of the erase control circuit 11. Referring to FIG. 10, an erase control circuit 11 is connected to a mode control circuit 10 and includes a command signal latch 12 for latching a command signal given from the mode control circuit 10, a mode control circuit 10, and a command signal latch 12. 12, a sequence control circuit 13 for controlling the source line switch 3, row decoder 4, address buffer 76, and sense amplifier 8, a verify voltage generator 14 for generating a specified voltage, and a sequence control circuit. 13 and the verify voltage generator 14, and is connected to the voltage switch 1 for switching the power supply voltage applied to the row decoder 4 and the sense amplifier 8 according to the operation mode.
5. The voltage switch 15 switches the power supply voltage applied to the row decoder 4 between 5V, 13V, and 3.4V. The voltage switch 15 also switches the power supply voltage applied to the sense amplifier 8 between 5V and 3.4V.

シーケンス制御回路13は、コマンド信号ラッチ12に
接続され、メモリアレイ1の格納内容を消去するときに
、対象メモリのアドレスを順次生成してアドレスバッフ
ァ6に与えるためのアドレスカウンタ16と、コマンド
信号ラッチ12、アドレスカウンタ16、センスアンプ
8に接続され、消去時と消去状態の確認(以下これを「
消去ベリファイ」と呼ぶ)時のシーケンス制御回路13
の動作を制御するための消去/消去ベリファイ制御回路
17と、消去/消去ベリファイ制御回路17に接続され
、メモリセル1に書込まれたデータを消去するための消
去パルスを発生してソース線スイッチ3に与えるための
消去パルス発生器19と、モード制御回路10と消去/
消去ベリファイ制御回路17とに接続されたデコーダ制
御回路18とを含む。
The sequence control circuit 13 is connected to the command signal latch 12, and includes an address counter 16 and a command signal latch for sequentially generating addresses of the target memory and providing them to the address buffer 6 when erasing the stored contents of the memory array 1. 12, is connected to the address counter 16 and sense amplifier 8, and is used to confirm erasing and erasing status (hereinafter referred to as "
(referred to as "erase verify") sequence control circuit 13
and an erase/erase verify control circuit 17 for controlling the operation of the source line switch. 3, an erase pulse generator 19 for supplying the erase pulse to the mode control circuit 10 and the erase/
It includes an erase verify control circuit 17 and a decoder control circuit 18 connected to the erase verify control circuit 17 .

以下、不揮発性半導体記憶装置の動作について、書込、
続出、消去の順で説明する。
The following describes the operation of nonvolatile semiconductor memory devices.
The explanation will be given in the order of successive addition and deletion.

(1) 書込動作 第8図および第9図に示されるメモリセルMC1にデー
タの書込が行なわれる場合、不揮発性半導体記憶装置は
以下のように動作する。書込回路7が活性化され、I1
0線27に高圧vppが印加される。コラムデコーダ5
は、メモリセルMC1が接続されているビット線BLI
を選択するために、トランジスタ26aをオンさせる。
(1) Write operation When data is written to the memory cell MC1 shown in FIGS. 8 and 9, the nonvolatile semiconductor memory device operates as follows. Write circuit 7 is activated and I1
A high voltage vpp is applied to the 0 line 27. Column decoder 5
is the bit line BLI to which the memory cell MC1 is connected.
In order to select , transistor 26a is turned on.

コラムデコーダ5はそのために、その出力Y1を高圧V
ppに昇圧する。コラムデコーダ5の出力Y2、Y3は
Lレベルに保たれる。ロウデコーダ4は、メモリセルM
CIが接続されたワード線WLIを選択し、ワード線W
LIのレベルを高圧VppWLに昇圧する。ソース線ス
イッチ3は、ソース線28を接地させる。これにより、
メモリセルMC1のドレイン22には高圧VppBL、
コントロールゲート20には高圧vppwt、が印加さ
れ、ソース23は接地される。
For this purpose, the column decoder 5 converts its output Y1 into a high voltage V
Boost the pressure to pp. Outputs Y2 and Y3 of column decoder 5 are kept at L level. The row decoder 4 has memory cells M
Select the word line WLI to which CI is connected, and
The level of LI is boosted to high voltage VppWL. The source line switch 3 grounds the source line 28. This results in
A high voltage VppBL is applied to the drain 22 of the memory cell MC1.
A high voltage vppwt is applied to the control gate 20, and the source 23 is grounded.

これにより、ドレイン22とソース23との間に電流が
流れる。ドレイン22の近傍に高電界が生ずるようにチ
ャネル構造を設定しておくことにより、ドレイン22の
近傍でアバランシェ現象によるホットエレクトロンが生
成される。生じたホットエレクトロンのほとんどはドレ
イン22に流れる。しかしながら、一部のホットエレク
トロンはコントロールゲート20に印加された高圧Vp
pWLのために、フローティングゲート21とシリコン
基板24の間のエネルギギャップを超え、フローティン
グゲート21に蓄積される。その結果、このメモリセル
MCIのメモリトランジスタのしきい値は、高い方ヘシ
フトされる。この状態を、情報“0”が書込まれたもの
とする。
As a result, a current flows between the drain 22 and the source 23. By setting the channel structure so that a high electric field is generated near the drain 22, hot electrons are generated near the drain 22 due to an avalanche phenomenon. Most of the generated hot electrons flow to the drain 22. However, some hot electrons are absorbed by the high voltage Vp applied to the control gate 20.
Due to pWL, the energy gap between floating gate 21 and silicon substrate 24 is exceeded and stored in floating gate 21. As a result, the threshold value of the memory transistor of this memory cell MCI is shifted higher. It is assumed that information "0" is written in this state.

(2) 読出動作 第8図、第9図に示されるメモリセルMCIについて読
出を行なう場合、装置は以下のように動作する。コラム
デコーダ5は、メモリセルMCIが接続されたビット線
BLIを選択する。コラムデコーダ5は、そのためにそ
の出力Y1を“H”レベルとし、トランジスタ26aを
オンさせる。
(2) Read operation When reading from the memory cell MCI shown in FIGS. 8 and 9, the device operates as follows. Column decoder 5 selects bit line BLI to which memory cell MCI is connected. For this purpose, column decoder 5 sets its output Y1 to "H" level and turns on transistor 26a.

コラムデコーダ5の出力Y2、Y3はともに“L″レベ
ル保たれる。
Both outputs Y2 and Y3 of the column decoder 5 are kept at "L" level.

同様にロウデコーダ4は、メモリセルMCIが接続され
たワード線WLIを選択し、そのレベルを“H”レベル
とする。ロウデコーダ4は、他のワード線WL2、WL
3をL” レベルに保つ。
Similarly, row decoder 4 selects word line WLI to which memory cell MCI is connected, and sets its level to "H" level. The row decoder 4 is connected to other word lines WL2 and WL.
3 at L” level.

ソース線スイッチ3は、ソース線28を接地する。した
がって、ソース線SLI〜SL3も接地電位となる。
The source line switch 3 grounds the source line 28. Therefore, source lines SLI to SL3 are also at ground potential.

メモリセルMCIに情報″′0″が予め書込まれている
ものとする。この場合メモリセルMCIのメモリトラン
ジスタのしきい値は高い。コントロールゲート20に“
H”レベルが印加されてもメモリトランジスタは導通し
ない。ビット線BLIからソース線SLIには電流が流
れない。
It is assumed that information "'0" is written in memory cell MCI in advance. In this case, the threshold value of the memory transistor of memory cell MCI is high. At the control gate 20 “
Even if the H'' level is applied, the memory transistor does not conduct. No current flows from the bit line BLI to the source line SLI.

メモリセルMCIが消去状態にあるものとする。It is assumed that memory cell MCI is in an erased state.

メモリトランジスタのしきい値は低い。したがってワー
ド線WL1からコントロールゲート20に“H”レベル
の電圧が印加されるとメモリトランジスタが導通する。
Memory transistors have low thresholds. Therefore, when an "H" level voltage is applied from word line WL1 to control gate 20, the memory transistor becomes conductive.

ビット線BLIからソース線SL1にメモリトランジス
タを介して電流が流れる。したがって、ワード線WL1
によってコントロールゲート20に“H”レベルの電圧
を印加したときに、このメモリセルを介して電流が流れ
るか否かをセンスアンプ8によって検出することにより
、メモリセルMCIに記憶された情報が“0”であるか
“1″であるかが判定される。
A current flows from the bit line BLI to the source line SL1 via the memory transistor. Therefore, word line WL1
When an "H" level voltage is applied to the control gate 20, the sense amplifier 8 detects whether or not a current flows through this memory cell, thereby changing the information stored in the memory cell MCI to "0". ” or “1”.

(3) 消去動作 消去動作時、すべてのメモリセルのソース23に、ソー
ス線スイッチ3によって高圧Vpp5Lを印加する。す
べてのコントロールゲート20は接地される。すべての
メモリセルのドレイン22はフローティングに保たれる
。すなわち、コラムデコーダ5、ローデコーダ4の出力
のすべては“L”にされる。
(3) Erasing operation During the erasing operation, high voltage Vpp5L is applied to the sources 23 of all memory cells by the source line switch 3. All control gates 20 are grounded. The drains 22 of all memory cells are kept floating. That is, all of the outputs of the column decoder 5 and row decoder 4 are set to "L".

フローティングゲート21とソース23との間の酸化膜
に強い電界が誘起される。この強い電界によるトンネル
現象により、電子がフローティングゲート21からソー
ス23に引抜かれる。その結果メモリセルのメモリトラ
ンジスタのしきい値は低くなる。
A strong electric field is induced in the oxide film between floating gate 21 and source 23. Due to the tunneling phenomenon caused by this strong electric field, electrons are extracted from the floating gate 21 to the source 23. As a result, the threshold voltage of the memory transistor of the memory cell becomes lower.

メモリアレイ1のすべてのメモリセルのソース線SL1
〜SL3は共通のソース線28に接続されている。した
がってデータの消去はメモリアレイ1のメモリセルのす
べてにおいて一括してなされる。
Source line SL1 of all memory cells of memory array 1
~SL3 are connected to a common source line 28. Therefore, data is erased in all memory cells of memory array 1 at once.

なお、以下の説明において、“H”レベルとは電源電圧
(5■)程度を指し、“L”レベルは接地電位を指すも
のとする。
In the following description, the "H" level refers to approximately the power supply voltage (5cm), and the "L" level refers to the ground potential.

ところで、半導体記憶装置の製作上、装置の特性にはば
らつきが生ずる。このばらつきにより、消去されやすい
メモリセルと、されにくいメモリセルとが生ずることが
ある。消去されやすいメモリセルに合わせて消去パルス
を設定すると、消去されにくいものは消去されずに残る
ことになる。
By the way, due to the manufacturing process of semiconductor memory devices, variations occur in the characteristics of the devices. This variation may cause some memory cells to be easily erased and some memory cells to be less likely to be erased. If the erase pulse is set according to memory cells that are easily erased, those that are difficult to erase will remain unerased.

一方、消去されにくいものに合わせて消去パルスを設定
すると、消去されやすいメモリセルのフローティングゲ
ートからは過剰に電子が引抜かれ、このメモリセルがデ
プレッションになってしまう恐れがある。
On the other hand, if the erase pulse is set according to what is difficult to erase, there is a risk that electrons will be extracted excessively from the floating gate of a memory cell that is easy to erase, and this memory cell will become depressed.

続出時、非選択メモリセルがデプレッションになってい
る場合、選択されたメモリセルだけではなく、デプレッ
ションとなっている非選択メモリセルにも電流が流れて
しまう。その結実装置に誤動作が生ずる。さらに、メモ
リアレイ1の各メモリセルにデータを書込むいわゆるプ
ログラム時にも、デプレッションになっている非選択セ
ルに電流が流れてしまう。その結果プログラムが不可能
となる。このような障害を避けるために、メモリセルの
消去時には次のようなことが行なわれている。
When an unselected memory cell is in a depletion state during successive selection, a current flows not only in the selected memory cell but also in the depleted unselected memory cell. A malfunction occurs in the fruiting device. Furthermore, even during so-called programming, in which data is written to each memory cell of the memory array 1, current flows to unselected cells that are in a depleted state. As a result, programming becomes impossible. In order to avoid such troubles, the following steps are taken when erasing memory cells.

消去モードでは、まずすべてのメモリセルに書込がなさ
れ、すべてのメモリセルのメモリトランジスタのしきい
値が高くされる。アドレスカウンタ16はメモリアレイ
1のすべてのメモリセルに書込を行なうために、アドレ
ス信号を順次生成し、アドレスバッファ6に与える。ロ
ウデコーダ4、コラムデコーダ5、書込回路7は消去/
消去ベリファイ制御回路17により制御され、メモリア
レイ1のすべてのメモリセルについて書込を行なう。
In the erase mode, all memory cells are first written, and the threshold values of the memory transistors of all memory cells are raised. Address counter 16 sequentially generates address signals and supplies them to address buffer 6 in order to write to all memory cells of memory array 1 . The row decoder 4, column decoder 5, and write circuit 7 are erase/
It is controlled by erase verify control circuit 17 and writes to all memory cells of memory array 1.

すべてのメモリセルの書込が終了した後、消去/消去ベ
リファイ動作が開始される。まず、すべてのメモリセル
のソースにソース線スイッチ3によって高圧が印加され
る。すべてのワード線WL1〜WL3は接地される。こ
れにより、メモリアレイ1のすべてのメモリセルについ
て、消去が行なわれる。ソース線スイッチ3によるソー
スへの高圧の印加は、一定の時間たとえば10m5にわ
たり行なわれる。ソース線スイッチ3によりソース線2
8に与えられるこの電位変化を、消去パルスと呼ぶ。
After writing to all memory cells is completed, an erase/erase verify operation is started. First, a high voltage is applied to the sources of all memory cells by the source line switch 3. All word lines WL1-WL3 are grounded. As a result, all memory cells of memory array 1 are erased. Application of high voltage to the source by the source line switch 3 is carried out for a fixed period of time, for example, 10 m5. The source line 2 is set by the source line switch 3.
This potential change applied to 8 is called an erase pulse.

その後、メモリアレイ1について消去ベリファイ動作が
行なわれる。消去ベリファイ動作とは、メモリアレイ1
のすべてのメモリセルについて、データが消去されたか
どうかを確認する作業である。アドレスカウンタ16は
、すべてのメモリセルを選択するためにアドレス信号を
順次生成し、アドレスバッファ6に与える。ロウデコー
ダ4、コラムデコーダ5によって、メモリアレイ1の各
メモリセルが順次選択される。センスアンプ8はこのメ
モリセルからの出力を増幅し消去/消去べリファイ制御
回路17に与える。消去/消去ベリファイ制御回路17
はしきい値の高いメモリセルを発見するとベリファイ動
作を中止し、消去動作を繰返す。すべてのメモリセルに
ついてしきい値が低くなったと判定されると、消去/消
去ベリファイ制御回路17は消去/消去ベリファイ動作
を終了する。この消去動作が終わると、コマンド信号ラ
ッチ12から出力されるステータス信号は“H” レベ
ルとなる。
Thereafter, an erase verify operation is performed on memory array 1. Erase verify operation refers to memory array 1
The task is to check whether data has been erased from all memory cells. Address counter 16 sequentially generates address signals to select all memory cells and supplies them to address buffer 6. Each memory cell of memory array 1 is sequentially selected by row decoder 4 and column decoder 5. The sense amplifier 8 amplifies the output from this memory cell and supplies it to the erase/erase verify control circuit 17. Erase/erase verify control circuit 17
When it finds a memory cell with a high threshold, it stops the verify operation and repeats the erase operation. When it is determined that the threshold values of all memory cells have become low, the erase/erase verify control circuit 17 ends the erase/erase verify operation. When this erase operation is completed, the status signal output from the command signal latch 12 becomes "H" level.

上述の消去/消去ベリファイ動作の繰返しによって、全
メモリセルのメモリトランジスタのしきい値が、0■付
近までシフトされる。各メモリセルのフローティングゲ
ートからの電子の弓抜きは少量ずつ行なわれる。そのた
め、各メモリセルはデプレッションとなることはない。
By repeating the above erase/erase verify operation, the threshold values of the memory transistors of all memory cells are shifted to around 0. Electrons are removed from the floating gate of each memory cell in small amounts. Therefore, each memory cell never becomes depressed.

[発明が解決しようとする課題] 従来の不揮発性半導体記憶装置において、消去/消去ベ
リファイ動作が以上のように行なわれている。そのため
、以下のような問題がある。不揮発性半導体記憶装置の
制作プロセスによって、チップ内のメモリセルにおいて
、消去されやすさについてばらつきが太き(なる場合が
ある。このとき、一定の大きなパルス幅を有する消去パ
ルスで消去を行なうと、前述のように消去されやすいメ
モリセルがデプレッションとなる可能性がある。
[Problems to be Solved by the Invention] In the conventional nonvolatile semiconductor memory device, the erase/erase verify operation is performed as described above. Therefore, the following problems arise. Due to the manufacturing process of non-volatile semiconductor memory devices, there may be large variations in the ease with which memory cells within a chip can be erased. As described above, memory cells that are easily erased may become depressed.

それをさけるために、短いパルスで繰返し消去を行なう
と、メモリセルがデプレッションになることは生じにく
くなるものの、消去後の消去確認回数が増えてしまう。
In order to avoid this, if erase is repeatedly performed using short pulses, depletion of the memory cell becomes less likely to occur, but the number of erase confirmations after erasing increases.

その結果、消去の完了までにかかる時間が増大するとい
う問題があった。
As a result, there is a problem in that the time required to complete erasing increases.

この発明は上述の問題を解決するためになされたもので
、データの消去を短時間で、かつ適切に行なうことがで
きる不揮発性半導体記憶装置を提供することを目的とす
る。
The present invention has been made to solve the above-mentioned problems, and an object of the present invention is to provide a nonvolatile semiconductor memory device that can erase data in a short time and appropriately.

[課題を解決するための手段] この発明にかかる不揮発性半導体記憶装置は、第1の論
理状態と第2の論理状態との間の書替が可能な複数の記
憶素子を有する不揮発性半導体記憶手段と、第1および
第2の論理状態のうちの一方にある記憶素子の数を検出
するための論理状態検出手段と、論理状態検出手段によ
って検出された記憶素子の数との関数として変化するパ
ルス幅を有する、第1の論理状態から第2の論理状態へ
の書替を行なうための書替パルスを発生するための書替
パルス発生手段とを含む。
[Means for Solving the Problems] A nonvolatile semiconductor memory device according to the present invention includes a plurality of memory elements that can be rewritten between a first logic state and a second logic state. means, logic state detection means for detecting a number of storage elements in one of the first and second logic states, and a number of storage elements detected by the logic state detection means; and rewrite pulse generating means for generating a rewrite pulse having a pulse width for rewriting from a first logic state to a second logic state.

[作用] この発明にかかる不揮発性半導体記憶装置においては、
記憶素子のうち、たとえば第2の論理状態にあるものが
いくつあるかがまず検出される。
[Function] In the nonvolatile semiconductor memory device according to the present invention,
It is first detected how many of the storage elements are in the second logic state, for example.

検出された記憶素子の数に応じて、書替パルス発生手段
から発生されるパルスの幅は変化される。
The width of the pulse generated by the rewriting pulse generating means is changed depending on the number of detected storage elements.

したがって、たとえば大多数の記憶素子が第2の論理状
態にあって、さらに第2の状態への書込動作が行われる
ことにより正常に動作しなくなる記憶素子が発生するお
それがあるときには小さいパルス幅で、そうでないとき
には大きなパルス幅でもって第2の状態への書替パルス
が発生される。
Therefore, for example, when the majority of memory elements are in the second logic state and there is a risk that some memory elements may malfunction due to a write operation to the second state, the pulse width is small. If this is not the case, a rewrite pulse to the second state is generated with a large pulse width.

[実施例コ 第1図は本発明にかかる不揮発性半導体記憶装置の消去
制御回路11において用いられる消去パルス発生器19
のブロック図である。第1図を参照して、この発明にか
かかる不揮発性半導体記憶装置において用いられる消去
パルス発生器19は、消去/消去ベリファイ制御回路1
7に接続され、消去パルス発生器19全体の動作の制御
を行なうための消去コントロール回路54と、消去コン
トロール回路54に接続され、消去ベリファイ動作時に
、未消去のセル数をカウントするための未消去セル数カ
ウンタ55と、消去コントロール回路54に接続され、
消去コントロール回路54からリセット信号56を受け
とって、互いに異なるパルス幅を有するパルス52a、
52bを出力するためのパルス発生器50と、パルス発
生器50と未消去セル数カウンタ55とに接続され、未
消去セル数カウンタ55から与えられるパルス選択信号
46に従って、パルス発生器50から入力される複数の
種類のパルス52a、52bの内の1つを選択し、パル
ス幅規定パルスTerase45として出力するための
パルス幅切替回路51と、パルス幅切替回路51と高電
圧の外部Vpに接続され、パルス幅規定パルスTera
seと同様のパルス幅を有し、かつその振幅が外部Vp
によって規定される高電圧である消去パルス1ntVp
pを出力するための高電圧スイッチ回路53とを含む。
[Example 1] FIG. 1 shows an erase pulse generator 19 used in an erase control circuit 11 of a nonvolatile semiconductor memory device according to the present invention.
FIG. Referring to FIG. 1, an erase pulse generator 19 used in a nonvolatile semiconductor memory device according to the present invention includes an erase/erase verify control circuit 1.
7 and is connected to the erase control circuit 54 for controlling the entire operation of the erase pulse generator 19; connected to the cell number counter 55 and the erase control circuit 54;
Receiving a reset signal 56 from the erase control circuit 54, pulses 52a having mutually different pulse widths;
The pulse generator 50 is connected to the pulse generator 50 and the unerased cell counter 55, and is input from the pulse generator 50 in accordance with the pulse selection signal 46 given from the unerased cell counter 55. a pulse width switching circuit 51 for selecting one of a plurality of types of pulses 52a, 52b and outputting it as a pulse width regulation pulse Terase 45; connected to the pulse width switching circuit 51 and a high voltage external Vp; Pulse width regulation pulse Tera
has a pulse width similar to se, and whose amplitude is equal to that of external Vp
The erase pulse 1ntVp is a high voltage defined by
and a high voltage switch circuit 53 for outputting p.

第2図は、パルス発生器50の簡単なブロック図である
。第2図を参照して、パルス発生器50は、一定のパル
ス数を有するクロック信号を発振するための発振器70
と、発振器70の出力に接続され、発振器70から与え
られるクロックを分周して出力するための分周器71a
と、分周器71aの出力に接続され、分周器71aの出
力をさらに分周して出力するための分周器71bとを含
む。分周器71a、71bは、消去コントロール回路5
4から与えられるリセット信号56に応答して初期状態
に戻り、クロックの分局を開始する。
FIG. 2 is a simplified block diagram of pulse generator 50. Referring to FIG. 2, pulse generator 50 includes an oscillator 70 for oscillating a clock signal having a fixed number of pulses.
and a frequency divider 71a connected to the output of the oscillator 70 for dividing and outputting the clock given from the oscillator 70.
and a frequency divider 71b connected to the output of the frequency divider 71a to further divide and output the output of the frequency divider 71a. The frequency dividers 71a and 71b are connected to the erase control circuit 5.
In response to the reset signal 56 given from 4, the circuit returns to the initial state and starts dividing the clock.

分周器71bから出力されるパルスが第1のパルス52
aであり、分周器71. aから出力されるパルスが第
2のパルス52bである。
The pulse output from the frequency divider 71b is the first pulse 52
a, and the frequency divider 71. The pulse output from a is the second pulse 52b.

第3図を参照して、パルス幅切替回路51は、各々第1
のパルス52a1第2のパルス52bをパルス発生器5
0から受けとり、未消去セル数カウンタ55から与えら
れるパルス選択信号46に応答して、互いに相補的に第
1のパルス52a1第2のパルス52bをパルス幅規定
パルスTerase45として出力するための2つのス
イッチング回路4 Q a、 40 bと、パルス選択
信号46を反転してスイッチング回路40aに与えるた
めのインバータ43とを含む。
Referring to FIG. 3, the pulse width switching circuits 51 each have a first
The pulse 52a1 and the second pulse 52b are generated by the pulse generator 5.
0, and in response to the pulse selection signal 46 given from the unerased cell number counter 55, two switching devices for outputting the first pulse 52a1 and the second pulse 52b as the pulse width regulation pulse Terase45 in a complementary manner to each other. It includes circuits 4 Qa, 40b, and an inverter 43 for inverting a pulse selection signal 46 and applying it to the switching circuit 40a.

スイッチング回路40aは、入力がインバータ43の出
力47aに接続されたインバータ41aと、pチャネル
側ゲートがインバータ41aの出力に、nチャネル側の
ゲートがインバータ43の出力47aにそれぞれ接続さ
れ、第1のパルス52aが入力に与えられ、出力がパル
ス幅規定パルスTerase45となるトランスファゲ
ート42aとを含む。
The switching circuit 40a includes an inverter 41a whose input is connected to the output 47a of the inverter 43, a p-channel side gate connected to the output of the inverter 41a, an n-channel side gate connected to the output 47a of the inverter 43, and a first It includes a transfer gate 42a to which a pulse 52a is applied as an input and whose output is a pulse width defining pulse Terase45.

同様にスイッチング回路40bは、未消去セル数カウン
タ55からのパルス選択信号46が与えられる信号線4
7bに入力が接続されたインバータ41bと、pチャネ
ル側ゲートがインバータ41bの出力に、nチャネル側
ゲートが信号線47bに接続され、入力に第2のパルス
52bが与えられ、出力がパルス幅規定パルスTera
se45となるトランスファゲート42bとを含む。
Similarly, the switching circuit 40b is connected to a signal line 4 to which a pulse selection signal 46 from an unerased cell number counter 55 is applied.
An inverter 41b has an input connected to 7b, a p-channel side gate is connected to the output of the inverter 41b, an n-channel side gate is connected to a signal line 47b, a second pulse 52b is applied to the input, and the output has a pulse width specified. Pulse Tera
and a transfer gate 42b serving as se45.

第4図を参照して、高電圧スイッチ回路53は、ソース
がパルス幅切替回路51の出力に、ゲートが電源電圧V
ccに接続されたnチャネルトランジスタ63と、ソー
スが高電圧の外部Vpに接続され、ドレインがトランジ
スタ63のドレインとノード66で接続され、ゲートに
高電圧スイッチ回路53の出力が加えられるpチャネル
トランジスタ61と、ゲートがノード66に、ソースが
高電圧の外部Vpにそれぞれ接続され、ドレインが高電
圧スイッチ回路53の出力となるpチャネルトランジス
タ64と、ゲートがノード66に、ソースがpチャネル
トランジスタ64のドレインに、ドレインが接地電位に
それぞれ接続されたnチャネルトランジスタ65とを含
む。
Referring to FIG. 4, the high voltage switch circuit 53 has a source connected to the output of the pulse width switching circuit 51 and a gate connected to the power supply voltage V.
an n-channel transistor 63 connected to cc, a p-channel transistor whose source is connected to a high voltage external Vp, whose drain is connected to the drain of the transistor 63 at a node 66, and whose gate is applied with the output of the high voltage switch circuit 53. 61, a p-channel transistor 64 whose gate is connected to the node 66, whose source is connected to the high-voltage external Vp, and whose drain is the output of the high-voltage switch circuit 53; whose gate is connected to the node 66, and whose source is the p-channel transistor 64. and n-channel transistors 65 whose drains are connected to ground potential, respectively.

第5図はパルス発生器50の動作を説明するための波形
図であり、第6図は本発明にかかる不揮発性半導体記憶
装置のメモリセルのしきい値の特性を表す図である。
FIG. 5 is a waveform diagram for explaining the operation of the pulse generator 50, and FIG. 6 is a diagram showing the threshold voltage characteristics of the memory cell of the nonvolatile semiconductor memory device according to the present invention.

なお、本発明にかかる不揮発性半導体記憶装置の全体の
構成は、第7図〜第10図を参照してすでに説明された
ものと同一である。同一の部品には同一の参照符号およ
び名称が与えられている。
Note that the overall configuration of the nonvolatile semiconductor memory device according to the present invention is the same as that already explained with reference to FIGS. 7 to 10. Identical parts have been given the same reference numerals and designations.

それらの機能も同一である。したがってここではそれら
についての詳しい説明は繰返されない。
Their functions are also the same. Therefore, a detailed explanation thereof will not be repeated here.

消去パルス発生器19は、メモリセルアレイ1中のメモ
リセルの消去時に以下のように動作する。
Erase pulse generator 19 operates as follows when erasing memory cells in memory cell array 1.

消去コントロール回路54は、消去/消去ベリファイ制
御回路17からメモリセルアレイ1に含まれるメモリセ
ルのデータ消去を実行する旨の命令を受け、未消去セル
数カウンタ55とパルス発生器50とをリセットする。
The erase control circuit 54 receives a command from the erase/erase verify control circuit 17 to erase data from memory cells included in the memory cell array 1, and resets the unerased cell number counter 55 and the pulse generator 50.

第2図を参照して、発振器70は第5図(b)に示され
るような一定のパルス数を有するクロックを出力する。
Referring to FIG. 2, oscillator 70 outputs a clock having a constant number of pulses as shown in FIG. 5(b).

分周器71a、71bはそれぞれリセット信号に応答し
て初期状態に戻り発振器70から与えられる信号の分周
を開始する。第5図(c)を参照して、たとえば分周器
71aは発振器70の出力クロックを分周し、2分の1
のパルス数を有するパルスを出力する。第5図(d)を
参照して、分周器71bはさらに分周器71aの出力を
分周し、発振器70から出力されるクロックの4分の1
のパルス数を有するパルスを出力する。分周器71bが
出力するパルスは第1のパルス52a1分周器71aが
出力するパルスは第2のパルス52bとなってパルス幅
切替回路51に与えられる。
Frequency dividers 71a and 71b each return to the initial state in response to the reset signal and begin frequency division of the signal provided from oscillator 70. Referring to FIG. 5(c), for example, the frequency divider 71a divides the output clock of the oscillator 70 to 1/2.
outputs a pulse having a pulse number of . Referring to FIG. 5(d), the frequency divider 71b further divides the output of the frequency divider 71a to give a quarter of the clock output from the oscillator 70.
outputs a pulse having a pulse number of . The pulse output from the frequency divider 71b becomes a first pulse 52a1, and the pulse output from the frequency divider 71a becomes a second pulse 52b and is applied to the pulse width switching circuit 51.

当初、未消去セル数は0であるため、未消去セル数カウ
ンタ55は、パルス選択信号46を“L”レベルとする
Initially, the number of unerased cells is 0, so the unerased cell number counter 55 sets the pulse selection signal 46 to "L" level.

第3図を参照して、パルス選択信号46はインバータ4
3で反転され、スイッチング回路40aに与えられる。
Referring to FIG. 3, pulse selection signal 46 is applied to inverter 4
3, and applied to the switching circuit 40a.

スイッチング回路40aは、信号線47aの出力が“H
”レベルであるため、その入力と出力とをショート状態
にする。一方、スイッチング回路40bは、パルス選択
信号46の“L”レベルがそのまま制御電圧として与え
られるため、オープン状態である。したがって、パルス
幅切替回路51から出力されるパルス幅規定パルスTe
rase45は、第1のパルス52aになる。
In the switching circuit 40a, the output of the signal line 47a is “H”.
" level, so its input and output are short-circuited. On the other hand, the switching circuit 40b is in an open state because the "L" level of the pulse selection signal 46 is directly applied as a control voltage. Therefore, when the pulse Pulse width regulation pulse Te output from the width switching circuit 51
rase45 becomes the first pulse 52a.

第4図を参照して、高電圧スイッチ回路53は以下のよ
うに動作する。入力されるパルス幅規定パルスTera
se45が“H”レベルになると、トランジスタ64は
オンし始める。電圧スイッチ回路53の出力Vpは“L
”レベルになり始める。
Referring to FIG. 4, high voltage switch circuit 53 operates as follows. Input pulse width regulation pulse Tera
When se45 becomes "H" level, transistor 64 starts to turn on. The output Vp of the voltage switch circuit 53 is “L”
“It starts to get to the level.

しかしながらパルス幅規定パルスTeraseは通常振
幅であり、トランジスタ64のソースは高電圧の外部V
pに接続されているため、トランジスタ64は完全にオ
フすることができない。したがってトランジスタ64の
ソースが接続されている外部Vpとトランジスタ65の
ドレインが接続されている接地との間に貫通電流が流れ
、高電圧スイッチ回路53の出力Vpも完全に“L”に
なりきれない。これでは高電圧スイッチ回路53の出力
が安定せず、好ましくない。
However, the pulse width defining pulse Terase is of normal amplitude, and the source of transistor 64 is connected to the high voltage external VV.
Since the transistor 64 is connected to p, the transistor 64 cannot be completely turned off. Therefore, a through current flows between the external Vp to which the source of the transistor 64 is connected and the ground to which the drain of the transistor 65 is connected, and the output Vp of the high voltage switch circuit 53 cannot completely become "L". . In this case, the output of the high voltage switch circuit 53 becomes unstable, which is not preferable.

そこで、高電圧スイッチ回路53の出力をトランジスタ
61のゲートに印加する。高電圧スイッチ回路53の出
力Vpが“L”レベルに近くなると、トランジスタ61
がオンする。ノード66には外部Vpの高電圧が印加さ
れる。したがってトランジスタ64は完全にオフし、ト
ランジスタ65は完全にオンする。高電圧スイッチ回路
53の出力は完全に“L″レベルなる。
Therefore, the output of the high voltage switch circuit 53 is applied to the gate of the transistor 61. When the output Vp of the high voltage switch circuit 53 approaches the "L" level, the transistor 61
turns on. A high voltage of external Vp is applied to node 66. Therefore, transistor 64 is completely off and transistor 65 is completely on. The output of the high voltage switch circuit 53 becomes completely "L" level.

パルス幅規定パルスTeraseがL”レベルとなると
、ノード66も′L″ レベルとなる。
When the pulse width defining pulse Terase goes to L'' level, the node 66 also goes to 'L'' level.

トランジスタ64はオンする。トランジスタ65はオフ
する。高電圧スイッチ回路53の出力Vpの電位は外部
Vpの電位と等しくなる。トランジスタ61はオフする
Transistor 64 is turned on. Transistor 65 is turned off. The potential of the output Vp of the high voltage switch circuit 53 becomes equal to the potential of the external Vp. Transistor 61 is turned off.

したがって、高電圧スイッチ回路53は、入力されるパ
ルス幅規定パルスTeraseの位相を反転させ、かつ
その振幅を通常振幅(たとえば0−5V)から、外部V
pによって規定される高電圧の振幅に変換して出力する
。高電圧スイッチ回路53から出力されるパルスは、メ
モリセルアレイ1の各メモリセルを消去するための消去
パルス1ntVppとなり、メモリセルアレイ1に与え
られる。
Therefore, the high voltage switch circuit 53 inverts the phase of the input pulse width regulation pulse Terase and changes its amplitude from the normal amplitude (for example, 0-5V) to the external voltage
It is converted into a high voltage amplitude defined by p and output. The pulse output from the high voltage switch circuit 53 becomes an erase pulse 1ntVpp for erasing each memory cell of the memory cell array 1, and is applied to the memory cell array 1.

従来の技術の項で述べられた通りに消去パルス1ntV
ppによってメモリセルアレイ1の各メモリセルの格納
内容の消去が行なわれた後、消去/消去ベリファイ制御
回路17が、開始コントロール回路54に消去ベリファ
イ動作の開始を伝える。消去コントロール回路54は、
この信号に応答して未消去セル数カウンタ55をリセッ
トする。
Erase pulse 1 ntV as described in the prior art section
After the contents stored in each memory cell of the memory cell array 1 are erased by pp, the erase/erase verify control circuit 17 notifies the start control circuit 54 of the start of the erase verify operation. The erase control circuit 54 is
In response to this signal, the unerased cell number counter 55 is reset.

第10図を参照して、アドレスカウンタ16はメモリセ
ルアレイ1の全てのメモリセルの消去状況を調べるため
に、全てのメモリセルのアドレスを順次生成しアドレス
バッファ6に与える。指定されたアドレスに従って、メ
モリセルアレイ1の全てのメモリセルの格納内容がセン
スアンプ8により読み取られ、消去/消去ベリファイ制
御回路17に与えられる。消去/消去ベリファイ制御回
路17は、メモリアレイ1から読出したデータについて
、たとえば各ビット、各バイト、あるいは各ワード単位
で、未消去のメモリセルがあったか否かを消去コントロ
ール回路54に伝える。
Referring to FIG. 10, address counter 16 sequentially generates addresses for all memory cells and supplies them to address buffer 6 in order to check the erasure status of all memory cells in memory cell array 1. According to the designated address, the stored contents of all memory cells of memory cell array 1 are read by sense amplifier 8 and provided to erase/erase verify control circuit 17. The erase/erase verify control circuit 17 informs the erase control circuit 54 of the data read from the memory array 1, for example, in units of each bit, each byte, or each word, whether or not there is an unerased memory cell.

消去コントロール回路54は、未消去のメモリセルの有
無に従ってパス/フェイル信号を未消去セル数カウンタ
55に与える。パス/フェイル信号は、各読出単位ごと
にメモリセルの未消去が検知された場合にはL”レベル
、検知されなかったときには“H”レベルとされる。
The erase control circuit 54 provides a pass/fail signal to the unerased cell number counter 55 depending on the presence or absence of unerased memory cells. The pass/fail signal is set to the "L" level when non-erasure of the memory cell is detected for each read unit, and is set to the "H" level when it is not detected.

未消去セル数カウンタ55は、パス/フェイル信号の値
に応じ、メモリアレイ1中に含まれる未消去のセル数を
カウントする。
Unerased cell number counter 55 counts the number of unerased cells included in memory array 1 according to the value of the pass/fail signal.

未消去セル数カウンタ55は、未消去のセル数があらか
じめ定めるある数以上であればパルス選択信号46を“
L”レベル、それ以外の場合には“H”レベルとする。
If the number of unerased cells is greater than or equal to a predetermined number, the unerased cell number counter 55 outputs the pulse selection signal 46 to "
In other cases, it is set to "H" level.

パルス選択信号46が“L”レベルであれば、パルス幅
切替回路51が選択するパルスは第1のパルス52aで
ある。
If the pulse selection signal 46 is at the "L" level, the pulse selected by the pulse width switching circuit 51 is the first pulse 52a.

しかしながらパルス選択信号46が“H”レベルとなっ
た場合には、パルス幅切替回路51が選択するパルスは
第2のパルス52bである。第3図を参照して、パルス
選択信号46が“H” レベルであると、スイッチング
回路40aはオフし、スイッチング回路40bはオンす
る。したがって、パルス幅切替回路51から出力される
パルス幅規定パルスTeraseのパルス幅は、第2の
パルス52bのパルス幅と等しくなる。すなわち、この
場合パルス幅規定パルスTeraseのパルス幅は、そ
れ以前のパルス幅の半分となる。
However, when the pulse selection signal 46 becomes "H" level, the pulse selected by the pulse width switching circuit 51 is the second pulse 52b. Referring to FIG. 3, when pulse selection signal 46 is at "H" level, switching circuit 40a is turned off and switching circuit 40b is turned on. Therefore, the pulse width of the pulse width regulation pulse Terase output from the pulse width switching circuit 51 is equal to the pulse width of the second pulse 52b. That is, in this case, the pulse width of the pulse width defining pulse Terase is half of the previous pulse width.

不揮発性半導体記憶装置はさらに、短いパルス幅を有す
る消去パルス1ntVppによって、メモリアレイ1の
格納内容の消去/消去ベリファイ動作を行なっていく。
The nonvolatile semiconductor memory device further performs an erase/erase verify operation of the contents stored in the memory array 1 using an erase pulse of 1 ntVpp having a short pulse width.

そして、消去ベリファイ動作で未消去セル数が検知され
なくなった時に消去動作を終了する。
Then, when the number of unerased cells is no longer detected in the erase verify operation, the erase operation ends.

以上のように、この発明にかかる不揮発性半導体記憶装
置で用いられる消去パルス発生器19は、未消去セル数
がある数以上である場合には、長いパルス幅を有する消
去パルスでメモリアレイ1の格納内容の消去を行ない、
未消去セル数がある数以下である場合には、より短いパ
ルス幅を有する消去パルスでメモリアレイ1の格納内容
の消去を行なう。したがって、消去セル数が多くなるほ
ど、消去は小刻みに行なわれる。そのためメモリセルが
デプレッションになることが防がれる。
As described above, when the number of unerased cells exceeds a certain number, the erase pulse generator 19 used in the nonvolatile semiconductor memory device according to the present invention erases the memory array 1 with an erase pulse having a long pulse width. Delete the stored contents,
If the number of unerased cells is less than a certain number, the contents stored in the memory array 1 are erased using an erase pulse having a shorter pulse width. Therefore, as the number of erased cells increases, erasing is performed in smaller increments. Therefore, the memory cell is prevented from becoming depressed.

第6図を参照して、消去の初めに全てのメモリセルに論
理“0”を書込んだときの各メモリセルのしきい値をV
O(V)とする。第6図に示される電圧v1〜vOの範
囲にメモリセルのしきい値が存在する場合には、そのメ
モリがプログラムされているものと考えられる。一方、
メモリセルのしきい値が0〜v2という低いしきい値し
か持たない場合には、そのメモリセルの格納内容は消去
されているものと考えられる。
Referring to FIG. 6, the threshold value of each memory cell when logic "0" is written to all memory cells at the beginning of erasing is V.
Let it be O(V). If the threshold value of a memory cell exists in the range of voltages v1 to vO shown in FIG. 6, it is considered that the memory is programmed. on the other hand,
If a memory cell has only a low threshold value of 0 to v2, it is considered that the stored contents of that memory cell have been erased.

第6図は、時間0〜t1、t1〜t2、t2〜t3にお
いてそれぞれ1回目、2回目、3回目の長いパルスによ
る消去が行なわれ、時間t3〜t4において短いパルス
の1回目の消去が行なわれたとしたときの、消去されに
くいセルのしきい値の特性線81と、消去されやすいセ
ルのしきい値の特性線82とを示す図である。
In FIG. 6, the first, second, and third erasures with long pulses are performed at times 0 to t1, t1 to t2, and t2 to t3, respectively, and the first erasure with short pulses is performed at times t3 to t4. FIG. 8 is a diagram showing a characteristic line 81 of the threshold value of a cell that is difficult to erase and a characteristic line 82 of the threshold value of a cell that is easy to erase.

時刻t4において、消去されにくいセルのしきい値は、
点Pで示される位置に対応する値となる。
At time t4, the threshold value of cells that are difficult to erase is
The value corresponds to the position indicated by point P.

したがって、最も消去されにくいメモリセルでも、時刻
t4においては消去されたものと考えることができる。
Therefore, even the memory cell that is most difficult to erase can be considered to have been erased at time t4.

一方、時刻t4においては、最も消去されやすいセルの
しきい値特性線82の値は、Q点で示される位置に対応
する値である。Q点に置けるしきい値は、0〜v2の範
囲に収まっており、消去状態にあると考えられ、デプレ
ッション状態にもなっていない。したがって、時刻t4
において消去を終了することにより、メモリアレイ1の
全てのメモリセルについて、デプレッションなく完全に
消去が行なわれたものと考えることができる。
On the other hand, at time t4, the value of the threshold characteristic line 82 of the cell most likely to be erased is the value corresponding to the position indicated by point Q. The threshold value at point Q is within the range of 0 to v2, which is considered to be in an erased state and not in a depressed state. Therefore, time t4
By completing erasing at , it can be considered that all memory cells of memory array 1 have been completely erased without depletion.

以上のように未消去のセル数が多い間には長いパルスに
よって消去を行なうことにより、短時間で大多数のメモ
リセルを消去状態にすることができる。一方、未消去セ
ル数がある数以下となったときには、短いパルスでメモ
リアレイを消去することにより、メモリセルにデプレッ
ションが生ずることを防ぐことができる。したがって、
短い時間で、かつ適切に消去を行なうことができる不揮
発性半導体記憶装置を得ることができる。
As described above, by performing erasing with a long pulse while the number of unerased cells is large, it is possible to bring the majority of memory cells into the erased state in a short time. On the other hand, when the number of unerased cells falls below a certain number, depletion of the memory cells can be prevented by erasing the memory array with a short pulse. therefore,
A nonvolatile semiconductor memory device that can perform erasing appropriately in a short time can be obtained.

以上、この発明が一実施例に基づいて詳細に説明された
が、この発明はこの実施例に限定されるわけではない。
Although this invention has been described in detail based on one embodiment, the invention is not limited to this embodiment.

たとえば、未消去セル数カウンタ55はある規定値にな
るとパルス選択信号を出力する構成ならばどのようなも
のであってもよい。
For example, the unerased cell number counter 55 may have any configuration as long as it outputs a pulse selection signal when a certain specified value is reached.

[発明の効果コ 以上のようにこの発明によれば、第2の論理状態にある
記憶素子が少なく、第2の論理状態への書替によって正
常に動作することが出来なくなる記憶素子が生ずる可能
性が小さいときには、大きなパルス幅を有する書替パル
スによる書替が行なわれる。これにより、大多数の記憶
素子を、第1の論理状態から第2の論理状態へと短い時
間で書替ることができる。一方、第2の論理状態にある
記憶素子が多数となり、第2の論理状態への書替により
正常な動作ができなくなる記憶素子が生ずる可能性が高
いときには、小さなパルス幅を有する書替パルスで書替
が行なわれる。これにより、第1の論理状態から第2の
論理状態への全ての記憶素子の書替が短時間で行なわれ
るとともに、書替により正常に動作できなくなる記憶素
子が生ずる可能性を小さくすることができる。
[Effects of the Invention] As described above, according to the present invention, the number of memory elements in the second logic state is small, and rewriting to the second logic state may cause some memory elements to become unable to operate normally. When the signal width is small, rewriting is performed using a rewriting pulse having a large pulse width. As a result, most of the memory elements can be rewritten from the first logic state to the second logic state in a short time. On the other hand, when there is a large number of memory elements in the second logic state, and there is a high possibility that some memory elements will no longer operate normally due to rewriting to the second logic state, a rewrite pulse with a small pulse width may be used. Rewriting is performed. As a result, all the memory elements are rewritten from the first logic state to the second logic state in a short time, and the possibility that some memory elements become unable to operate normally due to rewriting is reduced. can.

すなわち、データの消去を短時間で、かつ適切に行なう
ことができる不揮発性半導体記憶装置を提供することが
できる。
In other words, it is possible to provide a nonvolatile semiconductor memory device that can erase data in a short time and appropriately.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は本発明にかかる不揮発性半導体記憶装置におい
て用いられる消去パルス発生器のブロック図であり、 第2図はパルス発生器のブロック図であり、第3図はパ
ルス幅切替回路の回路図であり、第4図は高電圧スイッ
チ回路の回路図であり、第5図はパルス発生器の動作を
表す波形図であり、 第6図はメモリセルのしきい値の特性を示す図であり、 第7図は不揮発性半導体記憶装置のブロック図であり、 第8図はメモリアレイおよびその付近の回路ブロック図
であり、 第9図は1メモリセルの模式的断面構造図であり、 第10図は消去制御回路のブロック図である。 図中、1はメモリアレイ、11は消去制御回路、16は
アドレスカウンタ、17は消去/消去ベリファイ制御回
路、19は消去パルス発生器、40a、40bはスイッ
チング回路、41a、41bはインバータ、42a、4
2bはトランスファゲート、43はインバータ、50は
パルス発生器、51はパルス幅切替回路、53は高電圧
スイッチ回路、54は消去コントロール回路、55は未
消去セル数カウンタを示す。 なお、図中同一符号は同一、または相当箇所を示す 第1図 第2図 /加 第3図 萬4図 第7図 第S図 第6図 22ニ ドレイン@妨\ 第7図 1已1ぎ稽
FIG. 1 is a block diagram of an erase pulse generator used in a nonvolatile semiconductor memory device according to the present invention, FIG. 2 is a block diagram of the pulse generator, and FIG. 3 is a circuit diagram of a pulse width switching circuit. 4 is a circuit diagram of the high voltage switch circuit, FIG. 5 is a waveform diagram showing the operation of the pulse generator, and FIG. 6 is a diagram showing the threshold characteristics of the memory cell. , FIG. 7 is a block diagram of a nonvolatile semiconductor memory device, FIG. 8 is a block diagram of a memory array and its surrounding circuits, FIG. 9 is a schematic cross-sectional structure diagram of one memory cell, and FIG. The figure is a block diagram of the erase control circuit. In the figure, 1 is a memory array, 11 is an erase control circuit, 16 is an address counter, 17 is an erase/erase verify control circuit, 19 is an erase pulse generator, 40a and 40b are switching circuits, 41a and 41b are inverters, 42a, 4
2b is a transfer gate, 43 is an inverter, 50 is a pulse generator, 51 is a pulse width switching circuit, 53 is a high voltage switch circuit, 54 is an erase control circuit, and 55 is an unerased cell number counter. In addition, the same reference numerals in the figures indicate the same or corresponding parts.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)あらかじめ定める第1の論理状態と、前記第1の
論理状態と異なる第2の論理状態との間の書替が可能な
複数の記憶素子を有する不揮発性半導体記憶手段を含み
、 前記第2の論理状態にある前記記憶素子は、さらに前記
第1の論理状態から前記第2の論理状態への書替が行わ
れることにより正常に動作しなくなることがあり、 さらに、前記第1および第2の論理状態の内の一方にあ
る前記記憶素子の数を検出するための論理状態検出手段
と、 前記論理状態検出手段によって検出された前記記憶素子
の数との関数として変化するパルス幅を有する、前記第
1の論理状態から前記第2の論理状態への書替を行なう
ための書替パルスを発生するための書替パルス発生手段
とを含む不揮発性半導体記憶装置
(1) Non-volatile semiconductor storage means having a plurality of storage elements that can be rewritten between a predetermined first logic state and a second logic state different from the first logic state, The storage element in the second logical state may not operate normally due to further rewriting from the first logical state to the second logical state; logic state detection means for detecting the number of said storage elements in one of two logic states; and having a pulse width that varies as a function of the number of said storage elements detected by said logic state detection means. , a rewrite pulse generating means for generating a rewrite pulse for rewriting from the first logic state to the second logic state.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5592429A (en) * 1994-10-28 1997-01-07 Nec Corporation Compact semiconductor memory device capable of preventing incomplete writing and erasing
JP2002133882A (en) * 2000-10-26 2002-05-10 Samsung Electronics Co Ltd Erasing method and flash memory device utilizing its method

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